虚拟仪器技术的车载usb充电盒性能检测系统设计[160515111463576x]

随着科技的快速发展，身处互联网时代的人们对手机平板的依赖性越来越高。连行车或坐车途中也离不开手机，或是用作导航，或是堵车时作为消遣，或是用来办公。而当手机电量不足时，就需要靠车载充电器来实现充电。车载充电器被广泛使用在汽车上，作为电子产品，特别是用于汽车上的电子产品，它的安全性能尤为重要。车载充电器在出厂前必须经过严格的测试。本课题基于虚拟仪器技术设计开发一套车载充电器PCBA功能测试设备。软件部分通过美国NI公司的LabVIEW开发平台编写上位机程序，硬件选用安捷伦、艾德克斯等知名品牌的仪器仪表，配合NI的6509板卡共同搭建检测系统，实现对车充PCBA电气性能的自动检测。论文从方案形成、硬件平台设计、软件设计以及调试几个方面进行详细的阐述。调试完成的系统可以有效的实现对车充PCBA电气性能包括基本功能、输出纹波电压、空载运行电流等进行测试，并与产品标准进行比较，判断产品是否满足出厂要求，满足了客户所需测试要求。
目录
1. 绪论 1
1.1 课题背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 论文章节安排 3
2. 总体方案设计 4
2.1 待测产品介绍 4
2.2 测试需求 5
2.3 需求分析及方案确定 6
2.4 方案设计流程 7
3.基于虚拟仪器技术的车载充电器检测系统硬件设计 8
3.1 硬件系统 8
3.2 硬件介绍 8
3.2.1 工控机 8
3.2.2 扫码枪 9
3.2.3 可编程电源 9
3.2.4 电子负载 10
3.2.5 数字万用表 10
3.2.6 示波器 11
3.2.7 数字I/O板卡 12
3.3 硬件接线及系统实物图 13
3.3.1 主电路 13
3.3.2 数字I/O卡接线电路 13
3.3.3 数字万用表接线电路 14
3.3.4 继电器板接线分配 15
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.3.5 产品治具端接线 16
4. 软件设计 17
4.1 软件系统整体设计 17
4.2 各模块程序介绍 18
4.2.1 初始化 18
4.2.2 测试前配置 20
4.2.3 测试步骤处理 22
4.2.4 测量结果分析处理 25
4.2.5 完成测试 27
4.2.6 不合格处理 28
5. 综合调试 29
5.1 硬件调试 29
5.2 软件调试 30
5.3 综合调试 32
5.4 遇到的问题及解决方法 33
6. 总结与展望 35
6.1 总结 35
6.2 展望 36
6.3 对社会环境和可持续发展的影响 36
参考文献 37
致谢 38
1. 绪论
1.1 课题背景及意义
随着人们生活水平的提升和汽车价格平民化，汽车开始走进寻常百姓家。加之科技市场的发展，智能手机基本人均一台，尤其随着近些年车载互联技术的发展，手机与车的联系也越来越紧密。人们在行车途中使用手机越来越频繁，或是用来导航，或是用作娱乐消遣，或是用来办公，这也直接导致手机电量消耗得更快。
用汽车上自带的USB接口给手机充过电的人都会发现，充电速度相当慢，甚至电量还会越充越少。这是因为手机充电所需的电流一般是1A，而汽车自带的USB接口是为了传输数据而设计的，电流只能达到500mA，无法达到手机、平板等电子设备的充电电流标准。所以要达到更快的充电效率，1A或者更大输出电流的USB车载充电器才是最佳的选择。
车载充电器，简称车充，顾名思义，就是用在汽车上给电子设备充电的电子产品。车充生产商在出厂前必须对其进行相应的检测，从而判断产品是否符合标准。车充质量不过关，不仅会对昂贵的电子产品造成损坏，甚至还会对车内的人形成安全隐患。因此，对车充出厂前的性能检测就显得特别重要。
对于车充的性能检测，其实就是对其PCBA的电气性能进行检测。综合国家标准以及行业规范，对车充PCBA检测的项目主要有：基本功能、带载运行、欠压测试、过压测试、过载测试等。即给定特定的输入信号，测量其输出信号，看是否在标准范围内。由于需要检测的项目繁多，且对测量精度有一定要求，如果采用人工通过仪器仪表进行检测的方式，则较为耗时耗力，效率低下，不适合大规模生产，而且测量记录值可能存在错误。
针对上述问题，本课题旨在设计一套车载充电器PCBA性能的自动检测系统。相比人工测试，该自动检测系统具有以下几个优势：自动化检测设备可大大提高产品检测的效率，其速度是人工测试无法比拟的；系统能自动执行完测试项目，并得出产品好坏结果，免去人为判断因素，准确度得到提高；为企业节省人力物力，提高生产效率，从而给企业带来经济效益。
1.2 国内外研究现状
电子技术的飞速发展，使得电子产品在国民经济各行业得到了广泛的应用。在工业现场的自动控制、家用电器、办公设备中，电子产品都起到了关键性的作用。其中不得不提PCBA，其作为元器件连接的载体，有着重要作用。PCBA即印刷电路板，在PCB板上贴装了许许多多的元器件成为PCBA板，各元器件通过印刷线路联通，实现了相应功能。在PCBA功能不断强大的同时，其结构变得越来越复杂，一块PCBA上常常集成了数百乃至上千上万个元器件。生产出来的PCBA在出厂前，必须进行测试，各项指标性能都满足设计要求和行业标准时，才能投入使用。
测试是生产制造过程中至关重要的一环，测试结果直接影响到产品能否投入使用。随着电子技术的快速发展，元器件精细化、集成化程度不断提高的同时，测试工作迎来了更为严峻的挑战。其中PCBA测试面临市面上提出的复杂问题和更高要求。如何更好地解决PCBA测试问题成为了行业研究重点。PCBA板功能不断强大的同时，板上的I/O点和元器件数量不断增加，印刷线路越来越密集，测试问题和要求越来越多。
到目前为止，国内外已经有很多成熟的PCBA测试方案。最早出现的始于美国的ICT测试（InCircuit Test）也叫在线测试，是通过对PCBA板上元器件的通断路进行测试，从一定程度上快速发现生产制造缺陷及不良元器件的一种测试手段。ICT测试具有运行速度快，具有良好的诊断、快速和彻底的短路与开路测试。但是该测试方案也存在缺点，比如：需要夹具且夹具成本较高，制作周期长。

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